Arséniure d'indium

L'arséniure d'indium, InAs, est un semi-conducteur composite binaire de type III-V, composé d'arsenic et d'indium. Il a l'apparence d'un cristal cubique, gris, avec un point de fusion de 942 °C[2]. L'arséniure d'indium est assez similaire à l'arséniure de gallium. Ses propriétés en sont assez proches, et comme celui-ci, il possède un gap direct. Il possède l'une des plus importantes mobilités d'électron parmi les semi-conducteurs, et son gap est l'un des plus petits. Il est toxique et dangereux pour l'environnement.

Identification
Arséniure d'indium

__ In __ As
Nom UICPA	arséniure d'indium(III)
N^o CAS	1303-11-3
N^o ECHA	100.013.742
N^o CE	215-115-3
Apparence	Solide gris
Propriétés chimiques
Formule	As In [Isomères]
Masse molaire[1]	189,74 ± 0,003 g/mol As 39,49 %, In 60,51 %,
Propriétés physiques
T° fusion	936 à 942 °C
Solubilité	insoluble dans l'eau
Masse volumique	5,68
Propriétés électroniques
Bande interdite	0,354 eV
Mobilité électronique	40 000 cm²·V^-1·s^-1
Cristallographie
Système cristallin	Cubique
Structure type	zinc-blende
Paramètres de maille	0,605 nm[2]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	3,51
Précautions
Directive 67/548/EEC
T N Symboles : T : Toxique N : Dangereux pour l’environnement Phrases R : R23/25 : Toxique par inhalation et par ingestion. R50/53 : Très toxique pour les organismes aquatiques, peut entraîner des effets néfastes à long terme pour l’environnement aquatique. Phrases S : S28 : Après contact avec la peau, se laver immédiatement et abondamment avec … (produits appropriés à indiquer par le fabricant). S45 : En cas d’accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette). S60 : Éliminer le produit et son récipient comme un déchet dangereux. S61 : Éviter le rejet dans l’environnement. Consulter les instructions spéciales/la fiche de données de sécurité. S1/2 : Conserver sous clef et hors de portée des enfants. S20/21 : Ne pas manger, ne pas boire et ne pas fumer pendant l’utilisation. Phrases R : 23/25, 50/53, Phrases S : 1/2, 20/21, 28, 45, 60, 61,

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L'arséniure d'indium est parfois utilisé en combinaison avec le phosphure d'indium (InP). Les alliages avec l'arséniure de gallium (GaAs) forment un semi-conducteur ternaire, l'arséniure d'indium-gallium (InGaAs), dont le gap dépend du ratio In/Ga.

La différence de paramètre de maille entre l'arséniure d'indium et le phosphure d'indium ou l'arséniure de gallium est cependant suffisante pour former des boîtes quantiques (quantum dots) : lors du dépôt d'une monocouche d'InAs sur un substrat d'InP ou de GaAs, en raison des tensions qui se forment à cause de cette différence de paramètre de maille, l'arséniure d'indium se réorganise en « nano-îles » formant à la surface d'InP ou de GaAs des boîtes quantiques[3]. Il est également possible de former des boîtes quantiques dans l'arséniure d'indium-gallium ou dans l'arséniure d'aluminium-gallium.

Cristallographie

Comme l'arséniure de gallium et la plupart des semi-conducteurs binaires, l'arséniure d'indium a une structure cristallographique de type « blende ».

Applications

De par sa forte mobilité en électrons et de son gap réduit, il est souvent utilisé en opto-électronique dans la gamme des rayonnements infrarouges et longueurs d'onde supérieures. Les propriétés optoélectroniques et les vibrations phononiques sont légèrement modifiées sous l'effet de la température dans la gamme de 0 K à 500 K[4], alors que le changement est très important sous l'effet de la pression, par exemple l'InAs converti d'un semi-conducteur à bande interdite directe en un semi-conducteur à bande interdite indirecte[5].

Il est très souvent utilisé comme source de radiation térahertz car c'est un fort émetteur photo-Dember (en). L'arséniure d'indium est aussi utilisé pour la fabrication de diodes laser.

Détecteur infrarouge

L'arséniure d'indium est utilisé dans la fabrication de détecteurs infrarouges pour une longueur d'onde comprise entre 1 et 3,8 μm. Ces détecteurs sont souvent sous la forme de photodiodes, mais dans les derniers développements, l'arséniure d'indium est aussi utilisé dans les photodétecteurs infrarouge à puits quantiques (QWIPs) et les photodétecteurs infrarouges à points quantiques (QDIPs). Si leurs performances, notamment en termes de bruit, sont meilleures refroidies à des températures cryogéniques, les détecteurs à base d'InAs fonctionnent aussi à haute puissance à température ambiante.

Notes et références

Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) « Thermal properties of Indium Arsenide (InAs) », sur ioffe.rssi.ru, 23 juillet 2001 (consulté le 22 novembre 2011)
(en) « oe magazine - eye on technology » (consulté le 22 novembre 2011)
(en) Abdel Razik Degheidy, Elkenany Brens Elkenany, Mohamed Abdel Kader Madkour et Ahmed. M. Abuali, « Temperature dependence of phonons and related crystal properties in InAs, InP and InSb zinc-blende binary compounds », Computational Condensed Matter, vol. 16,‎ 1^er septembre 2018, e00308 (DOI 10.1016/j.cocom.2018.e00308, S2CID 104138117)
(en) A. R. Degheidy, A. M. Abuali et Elkenany B. Elkenany, « The Response of Phonon Frequencies, Sound Velocity, Electronic, Optical, and Mechanical Properties of Indium (Phosphide, Arsenide, and Antimonide) to Hydrostatic Pressure », ECS Journal of Solid State Science and Technology, vol. 11, n^o 6,‎ 1^er juin 2022, p. 063016 (ISSN 2162-8769, DOI 10.1149/2162-8777/ac79cc, S2CID 249836631, lire en ligne)

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Indium arsenide » (voir la liste des auteurs).

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